Comprimere video senza perdita di qualità: cosa c'è da sapere

La compressione video è un processo che riduce la quantità di dati di un video digitalizzato per risparmiare spazio o per trasmetterlo in modo fluido. A seconda della lunghezza e della risoluzione, i video possono diventare rapidamente di diversi gigabyte e occupare molto spazio sul disco rigido. Sono quindi decisamente troppo grandi per essere inviati via e-mail o per essere trasmessi in streaming da un sito web. Pertanto, i dati video devono essere ridotti di dimensioni, cioè compressi.

Un video non compresso produrrebbe enormi quantità di dati. Ad esempio, un minuto di video HD con risoluzione 1920 x 1080 pixel richiede 10,5 GB di spazio di archiviazione. Un singolo lungometraggio non compensato in qualità HD occuperebbe già più di un terabyte di spazio di archiviazione. I video in 4K hanno bisogno di circa quattro volte tanto, quelli in 8K addirittura di otto volte.

I file video, come quelli che escono dalla videocamera, sono (quasi sempre) già compressi. Tuttavia, sono ancora troppo grandi per essere trasmessi in streaming su Internet, ad esempio. Per questo motivo, devono essere compressi ancora di più.

Per farlo, si caricano in un software video e si esportano con un formato di file adatto e un'impostazione adeguata per il codec. Ma quale formato di file e quali impostazioni di codec scegliere? Qual è la differenza tra formato di file e codec? Questo è ciò che vogliamo chiarire ora.

Risposta chiara: sì, ma. Di solito non c'è modo di ridurre le informazioni dell'immagine nei dati video, perché la compressione senza perdita non è abbastanza efficace per i video. Ma la buona notizia è che le perdite sono contenute grazie ai moderni codec.

Tuttavia, anche per i codec moderni vale quanto segue: maggiore è la compressione, cioè minore è la dimensione del file, maggiori sono gli effetti sulla qualità del materiale dell'immagine.

Naturalmente, esistono anche codec video lossless che preservano completamente la qualità. All'inizio sembra una buona idea. Tuttavia, di solito richiedono uno spazio di archiviazione significativamente maggiore. E lo scopo dei codec è proprio quello di ridurre lo spazio di archiviazione necessario in modo tale da rendere possibile, ad esempio, lo streaming. Pertanto, i codec lossless sono molto rari nel settore video, semplicemente perché sono troppo inefficaci e producono file troppo grandi.

La situazione è diversa nel settore audio, dove il formato FLAC (Free Lossless Audio Codec) in particolare, ma anche altri codec audio, consentono una compressione efficiente senza compromettere la qualità del suono Audio Design .

Chiunque elabori video su un computer ha a che fare con diversi formati video Formati video : i vecchi file AVI e MPG, i più recenti file MP4, ma anche WMV, AVI, MOV, FLV, MKV e mille altri finali di file. Ogni fornitore di software o hardware crea il proprio formato di file. Questo è il motivo per cui esistono così tanti formati video ed estensioni di file diversi. Tuttavia, poiché la maggior parte dei formati di file utilizza gli stessi metodi di compressione, le differenze tecniche non sono così marcate. Questo perché non esistono tanti metodi di compressione quanti sono i formati di file.

Molti di questi formati di file sono cosiddetti contenitori: contengono dati che possono essere confezionati in vari modi. Ad esempio, un file MP4 può contenere dati video con i codec H.265, H.264 o MPEG-2 e persino MPEG-1, nonché dati immagine con i codec JPG e PNG e audio con i codec MPEG-4 Parte 3, AAC, MP3, MP2 e MP1. Ciò significa che con i formati contenitore come MP4 o AVI non si sa esattamente quali dati siano contenuti.

Quale formato di file scegliere? Se il file video compresso deve essere ugualmente riproducibile su diversi dispositivi, si consiglia di utilizzare file MP4 con H.265 o H.264 per i dati video e AAC o MP3 per l'audio. Questa combinazione di formato di file e codec consente una buona qualità dell'immagine con una dimensione ridotta del file ed è attualmente supportata da quasi tutti i lettori hardware e software.

Il codec fornisce il metodo di compressione utilizzato dal file. Un codec è, per così dire, la "lingua" che il video parla, con la quale i bit e i byte vengono riassemblati in un'immagine. L'obiettivo principale è quello di risparmiare spazio di archiviazione, importante per lo streaming. Altri codec cercano di mantenere basso lo sforzo di codifica e decodifica per risparmiare il processore e la batteria.

Il codec può anche essere chiamato il motore che si trova all'interno di un file video compresso. Per l'MP4, oggi si tratta principalmente del codec video H.265/HEVC o del suo predecessore H.264/AVC e del codec audio AAC per i dati audio.

Il bit rate si riferisce alla quantità di dati che un lettore video o un programma di editing video deve elaborare per riprodurre un determinato video. Maggiore è il numero di informazioni disponibili, migliore è l'immagine, ma maggiore è anche la potenza di elaborazione necessaria per riprodurla.

Ciò significa che se si riduce la velocità di trasmissione, si comprime il video. Il tasso di compressione indica il rapporto tra la quantità di dati originali e la quantità di dati ridotti. Quindi, con un basso tasso di compressione, si ottiene una migliore qualità dell'immagine, ma è necessario anche un maggiore spazio di archiviazione. Un rapporto di compressione di 1:8 indica pertanto che il flusso di dati originario è stato ridotto a 1/8.

La velocità di compressione, tuttavia, ha un'importanza limitata per quanto riguarda la qualità dei diversi metodi di compressione. La qualità dell'immagine può essere molto diversa tra due metodi con lo stesso tasso di compressione. Questo perché alcuni metodi di compressione più moderni funzionano in modo più efficace e forniscono risultati di qualità migliore rispetto ad altri più vecchi.

La velocità di trasmissione è espressa in bit al secondo (bit/s), kilobit (kbit/s) o megabit al secondo (Mb/s). Ciò significa che i dati vengono trasmessi con un migliaio di bit o con milioni di bit al secondo. Una velocità in bit più elevata significa di solito una maggiore qualità dell'immagine, ma anche una maggiore dimensione del file. Velocità di trasmissione inferiori significano file di dimensioni ridotte, ma con una qualità inferiore.

Qual è il migliore? Dipende dalle tue esigenze. Se si desidera la massima qualità dell'immagine, indipendentemente dalle dimensioni del file, è meglio utilizzare bitrate più elevati. Ma se la qualità è meno importante della fluidità della riproduzione, come nel caso dello streaming, ad esempio, allora è meglio un bitrate più basso.

Diamo un'occhiata più da vicino.

Questi due termini sono molto simili, quindi spiegheremo qui il collegamento. Come già detto, la frequenza dei fotogrammi si riferisce al numero di immagini al secondo. In Europa, il valore predefinito è di 25 fotogrammi al secondo. L'occhio percepisce questa rapida sequenza come un'immagine in movimento.

Poiché le immagini sono così vicine nel tempo, cambia solo una piccola parte di ciascuna immagine, ma non l'intera immagine. La maggior parte delle aree dell'immagine non cambia nell'arco di un 25° di secondo: il cielo sullo sfondo rimane lo stesso, i colori e le condizioni di illuminazione anche, solo la posizione dei soggetti cambia, ma di poco.

La compressione sfrutta questa proprietà, tra le altre, e salva solo le modifiche rilevate da un'immagine all'altra, anziché le immagini complete. Riducendo le informazioni in questo modo, si riduce anche la dimensione del file Comprimere video MP4 . In questo modo, video molto grandi possono essere convertiti in video molto più piccoli.

Tuttavia, questa riduzione influisce solo sul bit rate, non sul frame rate. Le immagini statiche possono essere salvate con una velocità di trasmissione inferiore senza perdita visibile di qualità, mentre le immagini di azione turbolenta necessitano di una velocità di trasmissione superiore perché qualcosa cambia più velocemente nell'immagine. Tuttavia, la frequenza dei fotogrammi rimane sempre la stessa: 25 fps (per l'Europa).

In linea di principio, è consigliabile utilizzare un codec moderno che offra una velocità di trasmissione variabile. È il caso, ad esempio, del formato di file MP4. Anche in questo caso, il metodo di lavoro può essere ristretto. Pertanto, come ho detto, è possibile inserire una velocità media di trasmissione, che costituisce un valore medio al quale il codec si orienta.

I valori da impostare dipendono dal materiale dell'immagine e non possono essere indicati in termini generali. Tuttavia, a questo punto vorremmo citare un valore empirico: se si riduce la velocità massima di trasmissione da 24000 a 6000 kbit/s e la velocità media di trasmissione da 19000 a 3800 kbit/s, risparmeremo molto volume di dati e otterremo (con una risoluzione di 1280 x 720 pixel) un buon risultato nella maggior parte dei casi.

Ma spesso non si può evitare la propria serie di test. È quindi opportuno creare un progetto di prova ed esportare una sezione esemplare di 10 secondi con diverse impostazioni. Quindi, esaminare i risultati, estrapolarli alla lunghezza totale e decidere quale impostazione di codec utilizzare per il video completo.

Ultimo ma non meno importante: anche la traccia audio gioca un certo ruolo, naturalmente, se si desidera ridurre le dimensioni del video, anche se le dimensioni dei file delle tracce audio sono significativamente più piccole rispetto ai file video.

Se si sceglie un formato di esportazione per il video, oltre al codec video viene utilizzato anche un codec audio (per MP4 si tratta di AAC). Nelle impostazioni dell'encoder è possibile modificare anche i valori preimpostati del codec audio. Ad esempio, per i video musicali può avere senso aumentare la velocità di trasmissione da 128 kBit/s a 192 kBit per ottenere una migliore qualità del suono. Naturalmente, questo aumenta anche le dimensioni del file, ma non di molto.